一種新型碳纖維發熱膜及其制備方法、系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電熱材料領域，具體而言，涉及一種新型碳纖維發熱膜及其制備方法、 系統。
【背景技術】
[0002] 碳纖維發熱膜中的碳纖維水溶性差，易團聚，導致其導電性能差，這已經成為制約 導電紙工業化生產的關鍵因素。
[0003] 國內目前針對上述情況通常是借助單一手段提高碳纖維的導電性，例如，利用表 面液相氧化法增強碳纖維的親水性，從而提高導電性，由于該方法是從單一因素上提高碳 纖維的導電性，因此提高程度有限，仍然難以滿足工業化大規模生產的要求。
[0004] 有鑒于此，特提出本發明。
【發明內容】
[0005] 本發明的第一目的在于提供一種新型碳纖維發熱膜，所述的碳纖維發發熱膜與現 有的產品相比，導電性能大大改善。
[0006] 本發明的第二目的在于提供一種所述的新型碳纖維發熱膜的制備方法，該方法借 用氧化處理和鍍鎳兩個工藝改善了碳纖維的導電性能，具有流程簡單、適用范圍廣等優點。
[0007] 本發明的第三目的在于提供所述的新型碳纖維發熱膜的制備系統，所述的系統具 有操作可控性強、可連續生產等優點。
[0008] 為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
[0009] -種新型碳纖維發熱膜，由絕緣紙層、被氧化的碳纖維層和鎳層自下而上地疊加 而成。
[0010] 上述碳纖維發熱膜在結構上具備兩個關鍵特點：一個是采用了被氧化的碳纖維 層，另一個是增加了鎳層。第一個特點是增加了碳纖維的親水性，第二個特點在發熱膜上增 設導電性能更強的金屬層。由此可見，本發明相比傳統的發熱膜在結構上取得了很大改進， 導電性能顯著提高。
[0011] 優選地，所述鎳層遠離所述被氧化的碳纖維層的一面還設有植物纖維層，植物纖 維層可以增加發熱膜的塑韌性，這樣結構的碳纖維發熱膜抗彎抗折度高，同時植物纖維層 還有很好的粘結效果。其中，所述植物纖維層的厚度優選為30-80 μ m，對碳纖維導電性的不 利影響低，更優選30-50 μ m。
[0012] 上文所述的新型碳纖維發熱膜的制備方法，包括下列步驟：
[0013] 步驟A :對碳纖維進行表面氧化處理，得到活化的碳纖維；
[0014] 步驟B :將所述活化的碳纖維與粘結劑混合，攪拌均勻，得到碳纖維漿料；
[0015] 步驟C :將所述碳纖維漿料噴涂在絕緣紙上，再在所述碳纖維層的表面鍍鎳層，干 燥后得到產品。
[0016] 上述制備方法的流程為氧化一混漿一噴涂一鍍鎳一干燥，流程中涉及的所有步驟 都屬于簡單易操作的工序，且一次加工量大，因此該系統適宜大規模生產。另外，上述制備 方法可以加工不同規格的發熱膜，因此適用范圍廣。
[0017] 優選地，在制備所述碳纖維漿料時還加入分散劑；加入分散劑可以解決碳纖維團 聚的問題，從而提高其導電性。
[0018] 優選地，所述分散劑選自苯硫酸鈉類陰離子型表面活性劑、聚丙烯酰胺、乙 基纖維素、聚氧乙烯中的一種或多種，且所述活化的碳纖維與所述分散劑的重量比為 8-15:0. 5-1. 2,這些分散劑都具有優異的分散效果，并且用量少，性價比高，同時相比其它 高分子分散劑密度小，因此不會導致發熱膜自重過大。
[0019] 優選地，所述步驟A采用以下方法中的一種：
[0020] 方法I :將所述碳纖維在150-250°C的空氣氣氛中氧化2-4h ;得到活化的碳纖 維；
[0021] 方法II :將所述碳纖維在濃度為2% -5%的王水中浸泡30-50min ;得到活化的碳 纖維。
[0022] 上述兩種方法各有優劣，可以擇其一，也可以兩者并用，按任意先后順序進行，兩 者并用可以提高碳纖維表面親水基的含量。其中方法I是采用氣相氧化法，其特點是操作 安全，但周期太長。方法II是采用液相氧化法，時間短，但由于王水具有極強的腐蝕性，因此 操作時危險性高。
[0023] 優選地，所述步驟A還包括：將所述活化的碳纖維放入丙酮中，在lOOr/min以 上攪拌20-40min，再將取出的所述活化的碳纖維放入氫氧化鈉溶液中，在50-55Γ下浸泡 10-20min〇
[0024] 通過以上方法I、II氧化碳纖維后，會有少量雜質生成，也會有沒有完全變為親水 基的中間基團生成，此時在丙酮中清洗可以除去雜質，在氫氧化鈉中浸泡不僅可以除去雜 質，還可以將中間基團進一步氧化為親水基。其中，NaOH的濃度以5-15%為宜。
[0025] 優選地，所述粘合劑為采用以下成分制成的液態環氧樹脂：按重量計，環氧樹脂 5-15份，輕質碳酸鈣3-9份，鄰苯二甲酸二丁酯0-5. 24份，乙二胺0. 5-1份，固化劑。
[0026] 上述粘合劑可以增加發熱膜的韌性強度，其中輕質碳酸鈣起填充作用，鄰苯二甲 酸二丁酯起增塑劑的作用，乙二胺為快干劑。
[0027] 優選地，在所述鍍鎳層之后和所述干燥之前還包括：在所述鎳層表面噴涂一層植 物纖維料漿。
[0028] 植物纖維層可以增加發熱膜的塑韌性，這樣結構的碳纖維發熱膜抗彎抗折度高， 同時植物纖維層還有很好的粘結效果。其中，所述植物纖維層的厚度優選為30-80 μ m，對碳 纖維導電性的不利影響低，更優選30-50 μ m。
[0029] 優選地，所述鍍鎳層的方法采用以下方法中的一種：
[0030] 方法一：在70-85Γ的堿性鍍鎳液中鍍鎳40min以上，所述堿性鍍鎳液的配方為： 硫酸鎳15_25g/L，次亞磷酸鈉15-25g/L，氯化銨30-40g/L，檸檬酸鈉0-10g/L，乳酸O-IOg/ L，氨水，十二烷基硫酸鈉0. 002-0. 003g/L，且其PH為9. 2-9. 6 ;
[0031] 方法二：在70-95Γ的酸性鍍鎳液中鍍鎳40min以上，所述酸性化學鍍鎳的配方 為：硫酸鎳25-35g/L，次亞磷酸鈉20-30g/L，醋酸鈉3-8g/L，苯亞硫酸鈉0. 02-0. 025g/L，且 其 PH 為 4. 6-4. 8。
[0032] 方法一為堿性化學鍍鎳法，方法二為酸性化學鍍鎳法，兩者的鍍鎳效果相似，可以 根據實際情況選擇。
[0033] 上文所述的新型碳纖維發熱膜的制備系統，包括依次連接的高溫箱式爐、混合池、 噴涂機、鍍鎳池和干燥箱；并且所述混合池內設有攪拌器。
[0034] 以上系統可以將制備碳纖維發熱膜的各個步驟獨立進行，因此操作可控性強，而 且可連續生產。
[0035] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0036] (1)借助多次氧化、鍍鎳、均勻噴涂和加入分散劑等多個手段顯著改善碳纖維發熱 膜的導電性能。
[0037] (2)加入植物纖維和合理選擇粘合劑的種類顯著改善碳纖維發熱膜的韌性。
[0038] (3)所用制備方法流程簡單、適用范圍廣，適宜大規模生產。
[0039] (4)所用的制備系統操作可控性強、可連續生產。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0041] 圖1為實施例1提供的新型碳纖維發熱膜的結構示意圖；
[0042] 圖2為實施例2提供的新型碳纖維發熱膜的制備系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會 理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體 條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為 可以通過市售購買獲得的常規產品。
[0044] 以下實施例1-10所用的環氧樹脂為EP 01671-310。
[0045] 實施例1
[0046] 新型碳纖維發熱膜：
[0047] 活化碳纖維：將碳纖維在150Γ的空氣氣氛中氧化4h ;得到活化的碳纖維；
[0048] 配粘合劑：按重量計，取環氧樹脂5份，輕質碳酸鈣3份，鄰苯二甲酸二丁酯